JPH0631569A - 工具ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具に加わる切削負荷の変動巾を小さくし
て、工具の疲労折損を抑制する。 【構成】 ホルダ体２内の圧縮ばね２０８によって、ピ
ン２１０とカム溝２１１から成る変換機構２１４を介し
て工具保持体６をホルダ体２に対して軸方向前方と工具
回転方向とに付勢し、ストッパ２１７で工具保持体６を
回り止めする。圧縮ばね２０８のばね力は、正常切削加
工中に工具保持体６がストッパ２１７から円周方向に絶
えず離れた状態となる強さとする。正常切削加工中は、
切削負荷の変動により工具４がばね力に抗して軸方向に
後退し、これによってスピンドルの一定切削送りに対し
て工具４の送りが進み、また、遅れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は工具、特にドリル等の
回転工具において疲労折損を抑制して工具の寿命を伸ば
すことのできる工具ホルダに関する。

【０００２】

【従来の技術】切削加工中に、過負荷、即ち、工具のね
じり折損強度と平衡する限界切削トルクを僅かに下回る
トルクとなると、工具を有する工具チャック部を備えた
スピンドルが主軸に装着されたホルダー本体に対して、
スピンドルとホルダ本体をつなぐクラッチを切って空回
りして工具を保護するようにしたもの（実公平３−５７
３７２号）や工具に異常な抵抗が働いた時に、主軸に取
付けたツールホルダに対して工具取付軸を軸方向へ逃す
ようにしたもの（特開平２−９５５３７号）、あるいは
過負荷トルク、スラストに対応して、工具保持体を主軸
に装着されるホルダ体に対して軸方向前方と回転方向と
に付勢するばねを有し、各ばねに設定される過負荷トル
ク値、過負荷スラスト値を越えた時に工具保持体をホル
ダ体に対して回動するようにしたもの（特開平３−２４
５９５０号）などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のものはドリルに
かかる負荷が正常な切削負荷に対して相当高い場合に限
って、工具をツールホルダ（ホルダ体）に対してその負
荷の加わった方向に逃すものである。ところでドリルに
対する切削負荷としてはトルク、スラストの両方が存在
しており、１回の穿孔加工中では、正常な加工の場合、
図６に示すようにこれらの合成値はある程度の巾Ｔ₁ を
もって変動している。上記従来のものではこの変動巾よ
り相当高く、折損限界Ａに近い切削負荷がいわゆるしき
い値Ｂとして設定してあるので、切削負荷の変動がその
まま繰返しドリルに加わることで、、過負荷、即ち高い
しきい値Ｂに達することなく疲労によってドリルに折損
が生じることがあった。

【０００４】この発明は正常切削中の切削負荷（トル
ク、スラストの合成値）の変動巾を小さくして工具寿命
を伸ばすことのできる工具ホルダを得ることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明はホルダ体に工具保持体を円周方向と軸方向と
に移動自在に支持し、ホルダ体と工具保持体間に、工具
保持体のホルダ体に対する軸方向前方移動と工具回転方
向移動間で移動方向を変換し、かつ、軸方向後退移動と
工具回転と逆方向移動間で移動方向を変換する変換機構
を介在させると共に、ホルダ体に対して工具保持体を工
具回転方向と軸方向前方とに付勢する負荷設定用のばね
を設け、無負荷時にこのばね力で工具保持体が圧接する
ストッパをホルダ体に設け、このばねを、正常切削時に
おいて、工具保持体がストッパから絶えず離れた状態と
なる大きさのばね力に設定したばねとしたことを特徴と
する。

【０００６】

【作用】本発明では、切削加工中においては切削負荷設
定用のばねが緩衝部材として絶えず作用していることに
より、切削負荷に応答して工具保持体がホルダ体に対し
て軸方向に前後して工具送りの遅れ、進みを生じる結
果、正常切削負荷の変動巾が従来よりも小さくなる。

【０００７】

【実施例】図１，図２において、ＮＣ工作機械のスピン
ドル１とテーパ嵌合によって一体連結するホルダ体２
と、先端に工具４を保持するコレットチャック５を備え
た工具保持体６から成る工具ホルダ２００について説明
する。ホルダ体２はテーパ部２ａ、テーパ部２ａと一体
の把持部２ｂ及び把持部２ｂから前方に筒部２０１が突
設してある。筒部２０１には中心に穿設した支持孔２０
２に工具保持体６の支持軸２０３がころがり軸受２０４
を介して回転かつ軸方向移動自在に支持してある。

【０００８】前記支持孔２０２に連続するホルダ体２内
の中心孔２０５には、圧接ブロック２０６が軸方向移動
可能に嵌装され、ホルダ体２の後端に螺合したプルスタ
ッド２０７との間に切削負荷設定用の圧縮ばね２０８が
介在され、圧接ブロック２０６が鋼球２０９を介して前
記支持軸２０３を前方へ付勢し、鋼球２０９の押付力で
ホルダ体２の回転を工具保持体６に伝達するようにして
ある。

【０００９】支持軸２０３の後端には、図３に示すよう
に対向して１対のカム溝２１１が削設してある。カム溝
２１１の形状は図４に示すように、軸方向後方に向かっ
て下がり勾配となるように形成してある。また、前記ホ
ルダ体２の筒部２０１にはカム溝２１１と対向した位置
にガイドピン２１０が夫々植設され、ガイドピン２１０
の内端部がカム溝２１１内に摺接可能に嵌入されてい
る。従ってこれらのガイドピン２１０とカム溝２１１に
よって工具保持他６のホルダ体２に対する軸方向前方移
動と工具回転方向移動間で移動方向を変換すると共に、
軸方向後退移動と工具回転と逆方向移動間で移動方向を
変換する変換機構２１４が構成され、前記圧縮ばね２０
８は、この変換機構２１４によって工具４に生じるトル
ク、スラストの両方を負荷することになる。

【００１０】次に支持軸２０３と共に工具保持体６を構
成する検出筒２１５の後端外周には円周方向に１８０度
間隔で圧接片２１６が突設してある。また、圧接片２１
６の間に臨むようにホルダ体２の把持部２ｂからストッ
パ２１７が円周方向に１２０度間隔で前方に突設してあ
る。ストッパ２１７は低段部２１７ａと突出部２１７ｂ
から成り、低段部２１７ａの円周方向長さは６０度に、
突出部２１７ｂ及び圧接片２１６の円周方向長さは夫々
３０度に設定してある。そして、切削負荷が無い状態で
は、圧縮ばね２０８のばね力で前記変換機構２１４を介
して検出筒２１５が図５のＺ方向（工具回転方向）へ付
勢されているので、低段部２１７ａに圧接片２１６が圧
接した状態を保つ。またこの時のガイドピン２１０の位
置はカム溝２１１に対して図４に示す実線位置である。

【００１１】圧縮ばね２０８のばね力は、正常切削加工
中に一定の送りでスピンドル１を回転させつつ送った時
に生じるトルク、スラストによって、工具保持体６がホ
ルダ体２に対して軸方向後方へほぼ一定量移動し、その
結果、前記変換機構２１４を介して当接片２１６が低段
部２１７ａから離れて回転方向と逆方向へほぼ一定量
（本実施例では３０度）回転した位置となるようなばね
力に設定されている（図５（ｂ））。前述のようにトル
ク、スラストの値は一定でないので、この離れた位置
は、固定された一点でなく、トルク、スラストの変動に
対して所定の巾を持つことになる。

【００１２】このような構成によれば、加工前に無負荷
の状態では圧縮ばね２０８のばね力で当接片２１６は低
段部２１７ａと圧接している。スピンドル１が回転され
て前進し、工具４の先端がワークに当って穿孔加工が開
始される。穿孔加工中、スピンドル１は一定の切削送り
で送られるが、穿孔加工開始と共に工具４に生ずるトル
ク、スラストによって工具保持体６がホルダ体２に対し
て圧縮ばね２０８を圧縮させて後退しつつ回転方向と逆
方向へ移動し、図５（ｂ）のように、圧接片２１６が低
段部２１７ａから離れた状態となる。正常加工中におい
て、このように圧縮ばね２０８のばね力が切削負荷とバ
ランスして加工が行なわれる状態では、切削負荷が高く
なろうとすると、変換機構２１４を介して圧縮ばね２０
８が更に圧縮されるので、工具４がホルダ体２に対して
後退することになる。その結果ホルダ体２はスピンドル
１と共に一定送りで送られるが工具４はこの送りが遅く
なる。

【００１３】送りの値が小さいほど、トルク、スラスト
が小さくなることは、隅部によって報告されている（日
本機械学会論文集（第４部）２３巻１３０号）ので、工
具４にかかる切削負荷は従来より小さくなる。逆に切削
負荷が低くなろうとする時には、圧縮ばね２０８が変換
機構２１４を介して工具４を更に前進させようとするの
で、工具４の送りはスピンドル１の送りに加えてその分
進むことになる。従って、速い送りで加工される結果、
切削負荷が従来より大きくなる。このようにして切削負
荷の変動状態は図６のＳ₁ の状態からＳ₂ の状態とな
り、小さい変動巾Ｔ₂ となるので、工具４に繰返し加わ
る切削負荷による疲労折損を抑制して、工具４の長寿命
化が図れる。

【００１４】尚、本実施例では突出部２１７ｂと圧接片
２１６間の円周方向距離によって無負荷状態（図５
（ａ））、正常切削状態（図５（ｂ））、過負荷状態
（図５（ｃ））を区別できるので、突出部２１７ｂと圧
接片２１６の外周に近接して近接スイッチを設け、突出
部２１７ｂと圧接片２１６の間で近接スイッチがＯＦＦ
となっている間にスピンドル１の１回転で所定数生じる
基準パルスをカウンタでカウントし、隣り合うＯＦＦ区
間のパルスカウント数を比較して前記各状態を区別して
もよい。この時、工作機械で切削しているタイミングで
負荷状態を判断することで、無負荷状態であれば工具折
れ、又は工具無しを検出でき、また、過負荷状態では工
作機にステップバックを指令することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上のように本発明では、切削加工中に
おいては切削負荷設定用のばねが緩衝部材として絶えず
作用していることにより、切削負荷に応答して工具保持
体がホルダ体に対して軸方向に前後して工具送りに関し
て遅れ、進みを生じる結果、正常切削負荷の変動巾が従
来よりも小さくでき、工具の長寿命化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工具ホルダ正面図である。

【図２】工具ホルダの断面図である。

【図３】図２のIII−III断面図である。

【図４】変換機構を示す図である。

【図５】圧接片とストッパの円周方向に展開した動作説
明図である。

【図６】切削負荷の説明図である。

【符号の説明】

２ ホルダ体、 ４ 工具、 ６ 工具保持体、 ２０
０ 工具ホルダ、２０８ 圧縮ばね、 ２１４ 変換機
構、 ２１６ 圧接片、２１７ ストッパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホルダ体に工具保持体を円周方向と軸方
   向とに移動自在に支持し、ホルダ体と工具保持体間に、
   工具保持体のホルダ体に対する軸方向前方移動と工具回
   転方向移動間で移動方向を変換し、かつ、軸方向後退移
   動と工具回転と逆方向移動間で移動方向を変換する変換
   機構を介在させると共に、ホルダ体に対して工具保持体
   を工具回転方向と軸方向前方とに付勢する負荷設定用の
   ばねを設け、無負荷時にこのばね力で工具保持体が圧接
   するストッパをホルダ体に設け、このばねを、正常切削
   時において、工具保持体がストッパから絶えず離れた状
   態となる大きさのばね力に設定したばねとしたことを特
   徴とする工具ホルダ。